第1节__波的形成和传播汇总

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回到平衡位置
• 解析 波中各质点均做受迫振动,不
考虑能量损耗,各质点的振幅相同,选项A正 确.波传播时,离波源远的质点的振动落后 于离波源近的质点的振动,并跟随着近的质 点振动,D跟随C正向上运动,F跟随E向下运 动.同理,A向下运动,C向上运动,选项B、 C错误.由于此时B和C两点都向上运动,C 比B迟到最大位移处,C回到平衡位置也比B 较迟,选项D正确.
手持小木棍上下振动,让木棍下端接触平静的 水面,可以看见水面上有一圈圈凹凸相间的状 态向外传播,形成水波(如图10—1所示).
思考讨论 在上面叙述的情景中,若水面上存在 漂浮的片树叶,则树叶将向哪里漂动?
• 知识点1
波的形成
• 1.实际中观察到的波现象。
• (1)向水中投一石块,会激起一圈圈起伏不平的水 波向四周传开,若水面上浮有小木块,会使小木块 振动起来.
上,形成的也是纵波,如图
10—3所示.
• (2)纵波的密部和疏部. • 密部:纵波中,质点分布最密的地方叫做密
部.密部中央的质点在平衡位置,它左右的质 点都向它靠近.
• 疏部;纵波中,质点分布最疏的地方叫做疏 部.疏部中央的质点在平衡位置,它左右的质 点都远离它.
• 纵波在传播过程中,密部和疏部相互间隔且间 距相等.
• (3)由于质点间存在相互作用力,波源质点对 它邻近质点的作用力使其离开平衡位置开始振 动,而邻近质点对波源质点的作用力使波源质 点回到平衡位置.因此,各质点间的相互作用 力是它们振动的回复力.
• (4)波源邻近质点的振动又带动它邻近的质点 的振动,这样依次带动下去,后一个质点总比 前一个质点迟一些开始振动,于是振动逐渐传 播下去,从整体上看就形成凹凸相间的波.
则质点P刚开始振动时的方向为 ( )
A.向上
B.向下
C.向左
D.向右
• 解析 由于波源带动了后面的质点依
次振动,且后面的质点总是重复前面质点的振动状态, 所以介质中各质点开始振动时的方向都与波源开始振 动时的方向相同.此时波刚传播到质点Q,质点Q此 时的振动状态与波源P开始振动时的状态相同.由波 的传播特点可知,质点Q此时是向上运动的,所以波 源P刚开始振动时的方向也是向上的.
答案A D
• 点拨 根据波形图,判断质点的振动方向或 波的传播方向,是有关波动的基本问题,同时 也是解决其他波动问题的基础.
• 易错点:波传播过程中各质点的运动
• 易错点导析:波的传播过程中,只是把波源 的振动形式传播出去,而每一个质点只是在各 自的平衡位置附近振动,并不随波迁移,这一 点很容易出错.而在波形成后,每一质点的振 动追随与它相邻的靠近波源的质点.这一点很 多同学容易与质点的振动是看下一时刻的运动 方向相混.
• 3.形成波的条件
• (1)要有波源:波源就是保持持续振动的质点, 也称振源,如抖动绳时,手所拿的绳上的那一 点,声波必须要有声源.
• (2)要有介质:机械波的传播要有媒介物质, 如果没有介质,即使有振源也不能形成机械波, 如声波不能在真空中传播.
• 知识点2 横波和纵波 根据质点的振动方向和波的传播方向这两个 “方向”之间的关系,波可分为横波和纵 波.
答案A
点拨 深刻地理解波的形成过程以及波传播的是波 源的振动形式是解决此类问题的关键,也是理解振动 和波动关系的最基本的要求.
• 4.波传播的特点 • 例4 一列横波沿绳子向右传播,某时刻绳
子形成如图10—1—2所示的形状,对此时绳上 A、B、C、D、E、F六个质点 ( ) A.它们的振幅相同 B.质点D和F的速度方向相同 C.质点A和C的速度方向相同 D.从此时算起,质点B比C先
• 2.波的形成
• 波动是一种运动传播的形式,现在从力和 运动的角度来研究波动的形成:
• (1)传播水波的水、传播绳波的绳、传播声 波的空气是由许多存在相互作用的小部分(可 视为质点)组成.在没有外来振动影响时,它 们静止在各自的位置——平衡位置.只研究 直线波的形成时,平衡位置在同一直线上.
• (2)当受到外来振动的影响时,某一质点将 首先离开它的平衡位置开始振动起来,开始 振动的这一质点称为波源.
• 【例l】一列横波在某时刻的波形如图l0—1—1 所示,此时质点F的运动方向向下,则下列说 法正确的是( ) A.波水平向右传播 B.质点H与质点F的运动方 向相同 C.质点C比质点B先回到平衡位置 D.此时质点C的加速度为零
• 解:C点拨:质点F追随和它邻近且靠
近波源的质点运动,又知道质点F向下振动, 则与它邻近的离波源稍近质点的位置应在它 的下方,对照图象可以判断出波源在质点F 的右方,故波向左传播,所以A错;H质点邻 近且离波源稍近的质点I在H的上方,所以H 向上振动,所以B错误.同样的方法知道C要 向下直接回到平衡位置,而质点B则先向上 到达最大位移后再返回到平衡位置,故选项 C正确.质点C在最大位移处其加速度最大, 故D错.
• 解析 纵波传到观测站需要时间
横t波1 传= 到vs1观=测1站460需0 h要=时4间ht 所以时间差为 t = t1 - t2 =
2=
2h.
s v2
=
160 h 80
=
2h
答案 2 h
• 点拨 据报道日本正研究利用“纵波的传播 速度大于横波的传播速度”进行地震预报.
• 2.振动和波动的关系 • 例2 关于振动和波动的关系,下列说法中
• 1.横波 • (1)定义:质点的振动方向跟波的传播方向垂
直的波叫做横波。
• 例如:把一根长绳的一端拿住并沿竖直方向 上下抖动时,形成的绳波沿绳
的水平方向在绳上传播,而绳
中各质点在竖直方向上振动,
• (2)横波的波峰和波谷. 在横波中,凸起的最高处叫做波峰, 在横波中,凹下的最低处叫做波谷. 横波在传播过程中,波峰和波谷相互间隔且间 距相等,由近及远,形成凹凸不平的波形.
• (3)波是传递能量的一种方式.
• (4)波不但传递能量,也可以传递信息.
• 我们利用语言交流,就是利用声波传递信息.
• 3.机械波的波动与介质质点振动的关系. • 根据图10—4所示的横波的形成图来比较波
动和质点振动的关系.
• (1)在波动过程中,介质中的各质点都在其平
衡位置附近振动,且都跟波源(图中质点1)的振动完全 相同,只是时间相应滞后,离波源越远的质点振动越滞 后.
即各质点有相同的振动周期、振幅(不考虑能量损失).
• (2)波传播到哪一质点,哪一质点开始的振动方向就跟 波源开始振动时的方向相同.
• 例如:t=0时,波源(质点l)由平衡位置开始向上振动, 当经T/4时间,波传播到质点4时,质点4也是由平衡 位置开始向上振动.如此类推,经T时间,波源完成一 次全振动,波向前推进(传播)一定距离λ(波长),传到质 点13处,质点13跟波源的振动完全相同,只是滞后T时 间.
• 答案A B
• 点拨 本题考查对振动和波动的关系,特别 是要深刻理解波在传播波源的振动形式的同时 也传递了波源的能量和信息,因此即使波源不 再振动,在此之前的振动形式和能量仍会在介 质中由近及远地传播.
• 3.质点起动方向和波源开始振动方向的关系
• 例3如图l0—1—1所示,是以质点P为波源的 机械波沿着一条轻绳传播到质点Q的波形图,
(1) 横波:
Fra Baidu bibliotek 2.纵波
• (1)定义:质点的振动方向跟波的传播方向 在同一直线上的波叫做纵波.
• 例如:音叉振动时,它的叉股向左侧振动, 压缩邻近的空气,使这部分空气向左振动而挤 压左侧空气,使其变密集,叉股向右侧振动时, 左侧空气随之向右振动,而使左侧邻近空气变 疏(右侧空气也同样).就这样,介质空气在水 平方向左右振动(只研究同一直线上的波),使 疏密相间的状态沿同一直线向外传播形成声 波.因此,声波中质点的振动方向和波的传播 方向在同一直线上,是纵波.
• 二、实际应用思维专题点拨 实际应用思维导析:利用波在不同介质中的传 播速度不同及传播特点,可用于材料长度测定 及地震监测等,分析此类问题的关键是要抓住 波的振动特点以及波的匀速传播规律.
• 【例2】当地壳某处发生地震时,地震波由震 源向四周传播,既有横波也有纵波.已知横波 的传播速度为7.5 km/s,纵波的传播速度为 14 km/s,当地震发生时,离震源一定距离处, 若人们先感到房子上、下震动了几次,隔了10 s,又感到房子水平方向摆动了几次,则震源 距离人们所在位置的距离约为多少?
• 又如:把一根长弹簧的一端固定,在另一端 用手轻轻地向右一推,就使手推的这部分弹 簧向右运动而压缩邻近的弹簧,使弹簧圈变 密集;当向左拉一下弹簧时,手拉的这部分 弹簧圈向左运动,从而拉动它邻近的弹簧圈, 使弹簧圈又变疏.如果不断地推拉弹簧,就 会看到一系列密集部分和稀疏部分相互间隔 地依次沿弹簧向前传播,弹簧圈的振动方向 跟波的传播方向在一条直线
正确的是( ) A.振动是波动的成因,波动是振动的传播 B.振动是单个质点呈现的运动现象,波动是许 多质点呈现的运动现象
C.沿波的传播方向上,各质点在各自的平衡位 置附近的振动,同时随波迁移
D.波源停止振动时,波立即停止传播
• 解析 机械波的产生条件是有波源和介质, 正是由于介质中的质点依次带动由近及远传播 形成波,A、B正确.沿波的传播方向上,各质 点并不随波迁移而是在各自的平衡位置附近做 受追振动,C错误.波源一旦将振动传给了介 质,振动就会在介质中向远处传播;当波源停 止振列时,介质仍然继续传播波源振动的运动 形式,不会随波源停止振动而停止传播,即波 不会停止传播,D错误.
• 声波是纵波;地震波既有横波,也有纵波.
(2) 纵波:
• 3.横波和纵波的区别
• 知识点3
机械波
• 1.机械波的定义
• 2.机械波的特点:机械振动在介质中传播,形成机械 波.
• (1)机械波必须在介质中传播,电磁波的传播不需要介 质.
• (2)波传播的只是运动的形式——振动,介质并没有迁 移.
• (3)从图10—4中可以看出同一时刻,相隔一定 距离λ(波长)的两质点的振动完全相同.
从时刻所形成的波形可看出,质点l和13,2和 14,3和15,4和16它们相隔一定距离λ,其振 动完全相同,只是滞后T时间.
• 4.振动和波动的比较.
• 1.横波和纵波能在什么介质中传播
• 例1 某地区发生地震,在观测站测得地震形 成的横波和纵波传播速度分别为40 km/h和80 km/h,若该观测站到震源距离为160 km,则 地震形成的横波和纵波传到该观测站的时间差 为多少?
• (2)发声体发出的声音,靠声波传入人耳引起鼓膜 振动,从而使我们听到声音.
• (3)远处的地震激起的地震波由震源区沿地面向四 周传开,会引起地面的振动.
• (4)手拿绳的一端上下抖动,绳就会随之上下舞动, 这其实是波在绳上的传播.
• 以上所列的水波、声波、地震波、绳波等都是我们 接触到的一种广泛存在的运动形式——波动.
正确解法:C点拨:根据波的传播特点,介 质中的质点不会随波发生迁移,只会在所在 位置附近做振动,因此C正确,其余选项错 误.
• 针对性练习
• 在敲响古刹里的大钟时,有的同学发现,停止对 大钟的撞击后,大钟仍“余音未绝”,分析其原因 是( )
A.大钟的回声
B.大钟在继续振动
C.人的听觉发生“暂留”的缘故
• 例 一个小石子落入平静的湖面中央,圆形波 纹一圈圈向外传播,有一片树叶落在水面上, 则树叶( ) A.逐渐漂向湖畔 B.逐渐漂向湖心 C.在落下的地方上下动荡 D.沿树叶所在的圆圈做圆周运动
• 错解:A错解分析:波在介质里,传
播的是 振动这种运动形式,波中各个质点都 在各自的平衡位置附近做往复运动,质点并 没有迁移.树叶落在水面上,它随这部分水 振动,不会迁移到别处,之所以选A,是由 于对波的形成过程及波的传播特点没有理解, 这是容易出差错的地方,要引起注意.
D.大钟虽停止振动,但空气仍在振动
B 点拨:停止撞钟后,大钟的振动不会立即消失, 因为振动能量不会凭空消失,再振动一段时间后, 由于阻尼作用,振动才逐渐消失.故B正确.若要 避免出错,就要真正弄懂波的形成机理及波传播的 特点.
• 一、学科综合思维专题点拨 学科综合思维导析:本节结合波的形成及传播 特点能同时考查前面所学的运动学知识,做到 学科内综合,起温故知新的作用.
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